JP2010139579A - 電磁駆動装置及びその装置を用いた光量調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無通電状態で光量調整手段を三つの位置に選択的に作動可能で、光量調整領域の広い光量調整装置を提供する。
【解決手段】円柱形状で径方向にＮＳ２極で２分割の極性を備えたマグネットと、円筒でその側面一部をカットした断面Ｃ形状を成す磁性ヨークとにより形成される三つの磁気バランス点の内最も小さな保持力を備える第３の位置にその保持力を増強する磁性体を設けることによって、三つの磁気バランス点に作用する保持力を均一にすることが出来、電磁コイルへの通電を断った状態で三つの停止位置を取る。
【選択図】図３

Description

本発明は、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の光学機器に用い光量を調整する光量調節装置、特に無通電状態で３つの作動位置に光量調節部材を保持することが出来る電磁駆動装置の改良に関するものである。

従来、この種の光量調整装置として特許文献１及び特許文献２で開示される装置が知られている。

まず特許文献１で開示する光量調整装置の電磁駆動装置は、図４で示すように、回転軸と、その回転軸を回転中心として所定範囲内で往復回動可能な円柱形状で径方向にＮＳ２極で２分割の極性を備えたマグネットと、そのマグネットのＮＳ２極に対し略直交する方向に延出し第１位置と第２位置の間で作動可能な駆動アームとから成るマグネットロータ（Ｒ）と、このマグネットロータを内包し回動可能に支持し、外周部に凹溝を形成するコイル枠（Ｆ）と、このコイル枠の凹溝に巻回された電磁コイル（Ｃ）と、この電磁コイルを巻回した前記コイル枠を嵌合する内径を有する円筒で、その側面一部をカットした断面Ｃ形状を成す磁性ヨーク（Ｙ）とを備え、しかもマグネットロータと前記電磁コイルと前記磁性ヨークと前記磁性体の配置関係が、前記駆動アームが前記第１位置と第２位置の間のほぼ中央位置に位置する状態で、前記マグネットのＮＳ２極の磁極方向と前記駆動コイルの巻回方向がほぼ平行で、しかも前記磁性ヨークのカット面中央部位と前記駆動コイルの巻幅中央部位とがほぼ一致する位置に配設される様に組み込まれている。

そして、この電磁駆動装置は、図５で示す様に例えばマグネットロータ（Ｒ）の作動位置が作動範囲の限端位置Ｐ１に図示せぬコイル枠（Ｆ）の駆動アーム突出開口端側壁に当接した状態図（ａ）にある場合、電磁コイル（Ｃ）への通電を断ち無通電状態では、マグネットのＮＳ２極と断面Ｃ形状を成す磁性ヨーク（Ｙ）で形成する磁気回路により、仮に駆動アームを作動を規制する突出開口端側壁を取り除くことで、状態図（ｂ）から状態図（ｃ）になる。すなわち、状態図（ａ）で突出開口端側壁に当接する駆動アームは常時状態図（ｃ）に成る様磁気付勢された状態で、もって電磁コイル（Ｃ）への通電を断った無通電状態でマグネットロータ（Ｒ）が作動範囲の限端位置Ｐ１に磁気保持される。同様に、マグネットロータ（Ｒ）は作動範囲の他端で限端位置Ｐ2においても電磁コイル（Ｃ）への通電を断った無通電状態で磁気保持される。

更に、この電磁駆動装置は、図６で示す様にマグネットロータＲの駆動アームＲ３が作動範囲中間位置Ｐ３に位置する状態、すなわちマグネットＲ２のＮＳ２極の極性方向と断面Ｃ形状を成す磁性ヨーク（Ｙ）の対象線が一致する図示の状態で磁気的にバランスが取れ、この中間位置Ｐ３においても磁気回路上電磁コイル（Ｃ）への通電を断った無通電状態で磁気保持される。しかし、この中間位置Ｐ３でのバランス領域は狭く、マグネットロータＲが多少でもどちらかに回転すると、その磁気バランスが崩れ、直ちにマグネットロータＲが作動範囲の限端位置Ｐ１又はＰ２に回転し磁気保持される。

また特許文献２で開示する光量調整装置は、図７で示すように、透過濃度の異なる二枚のＮＤフィルタＮＤ１、ＮＤ２を揺動部材Ｇに貼り付け、その揺動部材Ｇを作動する駆動装置Ｍを光量変化に応じ回転させ、ＮＤフィルタＮＤ１、ＮＤ２が共に露出開口Ｋから退避する第１の位置Ｐ1、ＮＤフィルタＮＤ１が露出開口Ｋに望む第２の位置Ｐ2、ＮＤフィルタＮＤ2が露出開口Ｋに望む第3の位置Ｐ3の三つの位置を選択的に切り替え光量調整するものである。

尚、この光量調整装置の駆動装置Ｍについては、ＮＤフィルタ駆動装置（アクチュエーター、ＮＤメーター）として開示され、駆動機構や駆動方法についての詳細は示されず、特に、適正な位置にＮＤフィルタを作動し、その作動位置に無通電状態でＮＤフィルタを保持することの開示は無い。
特開平８−１９２３９号 特開２０００−２１４５１４号

そこで、本願出願人は上記特許文献２の駆動装置Ｍに代え上記特許文献１で説明した電磁駆動装置を使って、上述する電磁コイル（Ｃ）への通電を断った無通電状態でマグネットロータＲが磁気的に保持される三つの作動位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３でＮＤフィルタを作動保持可能な光量調整装置を構成したところ、以下の作動問題が起こる。

その作動問題とは、電磁コイル（Ｃ）に通電し、駆動アームが作動位置Ｐ３になる様にマグネットロータＲを回動させる。その位置で電磁コイル（Ｃ）への通電を断ち、マグネットロータＲに作用する磁気保持でＮＤフィルタを保持し様とした場合、その位置に磁気保持することが出来ず、適正な光量調整を行うことが出来ない。

その要因は、先に説明した様に電磁駆動装置の中間位置Ｐ３でのバランス領域は狭く、マグネットロータＲが多少回転しただけでも磁気バランスが崩れ易いこと。また、電磁駆動装置を光量調整装置に組み込み、駆動アームの作動ピンを二枚のＮＤフィルタＮＤ１、ＮＤ２を貼り付けた揺動部材Ｇのスリットに嵌合し駆動連結することによって、マグネットロータＲの重心がその駆動連結側に偏ること。その結果、マグネットロータＲの磁気バランスが崩れ、マグネットロータＲを中間位置Ｐ３で磁気保持が出来ないと考えられる。

そこで本出願にかかわる発明の目的は、前記中間位置Ｐ３の磁気保持力を増強させ、無通電状態で三つの作動位置に確実に磁気保持可能な電磁駆動装置の改良、及びその電磁駆動装置を用いた光量調節装置を提供しようとするものである。

本出願に係る電磁駆動装置は、回転軸と、この回転軸を回転中心として所定範囲内で往復回動可能な円柱形状で径方向にＮＳ２極で２分割の極性を備えたマグネットと、そのマグネットのＮＳ２極に対し略直交する方向に延出し第１位置と第２位置の間で作動可能な駆動アームとから成るマグネットロータ（Ｒ）と、このマグネットロータを内包し回動可能に支持し、外周部に凹溝を形成するコイル枠（Ｆ）と、このコイル枠の凹溝に巻回された電磁コイル（Ｃ）と、この電磁コイルを巻回した前記コイル枠を嵌合する内径を有する円筒で、その側面一部をカットした断面Ｃ形状を成す磁性ヨーク（Ｙ）と、前記駆動アームが前記第１位置と前記第２位置の間の第３位置で、前記電磁コイルへの通電を断った状態で、前記マグネットロータを磁気的に位置保持する磁性体（Ｇ）と、を備えている。

また、前記マグネットロータと前記電磁コイルと前記磁性ヨークと前記磁性体の配置関係が、
前記駆動アームが前記第３位置に位置する状態で、前記マグネットのＮＳ２極の磁極方向と前記駆動コイルの巻回方向がほぼ平行で、しかも前記磁性ヨークのカット面中央部位と前記駆動コイルの巻幅中央部位とがほぼ一致する位置に配設され、また、前記磁性体を前記マグネットと前記磁性ヨークとの間で、しかも前記マグネットのＮＳ２極の磁極の少なくとも一方の極点に対峙する位置にそれぞれ配設して成る。

更に、前記駆動アームは、前記磁性ヨークのカット面中央部位と前記マグネットのＮＳ２極の位置関係で前記第１、2、３の三つの位置に磁気的に保持され、前記磁性体は、前記駆動アームの第３の位置に保持する保持力を増強して成り、しかも前記第１、第２の位置では、共に前記磁性ヨークのカット面中央部位と前記マグネットのＮＳ２極の位置関係で磁気的に作用する保持力と前記磁性体との間に作用する磁気吸引力との差分で保持されて成る。

また更に、本出願に係る光量調整装置は、露出開口を有する地板と、この地板に支持され前記露出開口に対し進退可能な光量調整手段と、この光量調整手段に連結し進退駆動する請求項１に記載の電磁駆動装置と、この電磁駆動装置の電磁コイルに給電し駆動制御する制御手段とを備えた光量調整装置であって、前記制御手段で電磁コイルに給電し前記電磁駆動装置の駆動アームを前記第１、2、３の三つの位置の中で適宜選択する位置に作動し、その作動位置で前記電磁コイルへの給電を絶ち無通電状態で前記駆動アームを磁気保持して成る。

以上詳述したように、この発明に係わる電磁駆動装置は、円柱形状で径方向にＮＳ２極で２分割の極性を備えたマグネットと、円筒でその側面一部をカットした断面Ｃ形状を成す磁性ヨークとにより形成される三つの磁気バランス点の内最も小さな保持力を備える第３の位置にその保持力を増強する磁性体を設けることによって、三つの磁気バランス点に作用する保持力を均一にすることが出来、電磁コイルへの通電を断った状態で三つの停止位置を取ることが出来る電磁駆動装置を提供することが出来る。

また、この発明に係わる電磁駆動装置を使った光量調整装置は、無通電状態で光量調整手段を三つの位置に選択的に作動可能で、光量調整領域の広い光量調整装置を提供することが出来る。

以下、この発明に係わる電磁駆動装置及びその装置を用いた光量調整装置について添付図面を参照して詳細に説明する。

まず図１に示す光量調整装置について説明する。図はＮＤフィルタＮＤ１、ＮＤ２の二枚を使って三段階の光量調整を行うビデオカメラ用光量調整装置の駆動源として本出願に係る電磁駆動装置を用いている。

図中、Ｋは絞り装置で、露出開口Ｋ２を形成した地板Ｋ1に摺動自在に支持された互いに相反方向に移動する二枚の絞り羽根Ｋ３を備え、その絞り羽根Ｋ３で露出開口Ｋ２の開口を通過光量の明るさに応じ開閉し光量調整をする。

ＧはＮＤフィルタ揺動部材で、回転により順次ＮＤフィルタＮＤ１、ＮＤ２が露出開口Ｋ２を覆い被せる位置と退避した位置に進退するもので、露出開口Ｋ２への進退奇跡上に露出開口Ｋ２より若干大きな開口を二つ備え、ＮＤフィルタＮＤ１、ＮＤ２がそれぞれ接着剤により貼り付けられている。

Ｍは電磁駆動装置で、回転軸Ｒ1と、この回転軸Ｒ1を回転中心として所定範囲内で往復回動可能な円柱形状で径方向にＮＳ２極で２分割の極性を備えたマグネットＲ２と、そのマグネットＲ２のＮＳ２極に対し略直交する方向に延出し第１位置と第２位置の間で作動可能な駆動アームＲ３とから成るマグネットロータＲと、このマグネットロータＲを内包し回動可能に支持し外周部に凹溝を形成するコイル枠Ｆと、このコイル枠Ｆの凹溝に巻回された電磁コイルＣと、この電磁コイルＣを巻回した前記コイル枠を嵌合する内径を有する円筒でその側面一部をカットした断面Ｃ形状を成す磁性ヨークＹと、駆動アームＲ３が第１位置と第２位置の間の第３位置において電磁コイルCへの通電を断った状態でマグネットロータＲを磁気的に位置保持する磁性体Ｈとから成る。

また、図２はその分解斜視図で、コイル枠Ｆは上コイル枠Ｆａと下コイル枠Ｆｂから成る。また磁性ヨークＹはＹ１で示す様に側面がカットされ断面Ｃ形状を成す。更に、磁性体Ｈは直径０．３ｍｍの鉄線を適宜長さでカットし、その上に錫銅合金溶融鍍金を施したものから成り、下コイル枠Ｆｂに形成したスリット孔に圧入している。尚、磁性体Ｈの太さ、長さは下記で説明する磁気バランスの関係で予め調整される。

また、ＮＤフィルタＮＤ１、ＮＤ２は透過濃度が異なり、この場合、ＮＤフィルタＮＤ１の透過濃度ＮＤ０．６で、ＮＤフィルタＮＤ２の透過濃度ＮＤ１．２を使用している。そして、図１の状態では露出開口Ｋ２を何れのＮＤフィルタも退避した状態で、絞り羽根Ｋ３のみで光量調整が可能な第１の光量調整範囲と、Ｐ２位置に有るＮＤフィルタＮＤ１がＰ１位置まで回転し露出開口Ｋ２を覆う状態では、露出開口Ｋ２を通過する光量を透過濃度ＮＤ０．６に絞った状態で絞り羽根Ｋ３を使った光量調整可能な第２の光量調整範囲と、Ｐ３位置に有るＮＤフィルタＮＤ２がＰ１位置まで回転し露出開口Ｋ２を覆う状態では、露出開口Ｋ２を通過する光量を透過濃度ＮＤ１．２に絞った状態で絞り羽根Ｋ３を使った光量調整可能な第３の光量調整範囲との大きく３段階に光量範囲を切り替え適宜光量調整を行うことが出来る様になっている。

次に、上述した磁性体Ｈの磁気バランスの関係を含め電磁駆動装置の調整方法について説明する。

まず、光量調整装置Ｋに許容されたスペックから電磁駆動装置Ｍのスペックを決定する。その上でマグネットロータＲの駆動アームＲ３の作動範囲を決め、各部材のサイズ、形状を決める。

次に、マグネットロータＲと電磁コイルＣと磁性ヨークＹと磁性体Ｈの配置関係が、駆動アームＲ３が第３位置Ｐ３に位置する状態で、マグネットＲ２のＮＳ２極の磁極方向と駆動コイルＣの巻回方向がほぼ平行で、しかも磁性ヨークＹのカット面中央部位と駆動コイルＣの巻幅中央部位とがほぼ一致する位置に配設する。

その位置関係を保ちつつ、駆動アームＲ３の作動範囲の領域端Ｐ１、Ｐ２に駆動アームＲ３を作動した状態で、電磁コイルCへの通電を断ち駆動アームＲ３が衝撃等を受けてもその位置を保持し続けるために、マグネットロータＲの磁気保持力（ディテントトルク）を調整する。その調整は、磁性ヨークＹの側面カット幅Ｙ１を調整することで出来、この際、後述する駆動アームＲ３を作動範囲の中間点Ｐ３でのマグネットロータＲの磁気保持力を増強するために配設する磁性体Ｈの影響を考慮して若干大きめに設定する。

次に、磁性体ＨをマグネットＲ2と磁性ヨークＹとの間で、しかもマグネットＲ２のＮＳ２極の磁極の少なくとも一方の極点に対峙する位置に配設する。

その際、駆動アームＲ３を中間点Ｐ３に位置し、電磁コイルCへの通電を断った状態で、マグネットロータＲに所望の磁気保持力が得られ、しかも先に設定した作動範囲の領域端Ｐ１、Ｐ２のマグネットロータＲの磁気保持力が許容範囲内に有る磁性体Ｈの太さ、長さを決める。

以上の調整で駆動アームＲ３を作動位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の三つの位置で電磁コイルCへの通電を断った状態で磁気保持をすることが出来る。

また、この調整をすることで図３に示す様に、（ａ）の状態は、駆動アームＲ３が図示せぬストッパーに駆動アームＲ３の作動範囲である領域端Ｐ１位置で当接した状態を示すもので、この状態で駆動アームＲ３が電磁コイルCへの通電を断った状態で領域端Ｐ１位置に磁気保持される様に、磁性ヨークＹの断面カット形状によりマグネットロータＲに作用する磁気力Ｔ１が、磁性体ＨとマグネットＲ２のＮ極との間に作用する磁気吸引力より遥かに大きく設定されている。同様に、（ｃ）の状態は、駆動アームＲ３が図示せぬストッパーに駆動アームＲ３の作動範囲である領域端Ｐ２位置で当接した状態を示すもので、この状態で駆動アームＲ３が電磁コイルCへの通電を断った状態で領域端Ｐ２位置に磁気保持される様に、磁性ヨークＹの断面カット形状によりマグネットロータＲに作用する磁気力Ｔ１が、磁性体ＨとマグネットＲ２のＳ極との間に作用する磁気吸引力より遥かに大きく設定されている。

また、（ｂ）の状態は、駆動アームＲ３が駆動アームＲ３の作動範囲である領域端Ｐ１、P２の中間位置P３の位置で、電磁コイルCへの通電を断った状態を示し、この状態では磁性ヨークＹの断面カット形状によりマグネットロータＲに作用する時計方向に回転させる磁気力と逆方向に回転させる磁気力とが相殺されることで、磁性体ＨとマグネットＲ２のＮ極との間に作用する磁気吸引力のみがマグネットロータＲに作用している。

尚、上述の図示せぬストッパーは、電磁駆動装置Ｍの状態では駆動アームＲ３が突出する上コイル枠Ｆａに形成した開口の側壁が代用され、実際には電磁駆動装置Ｍの駆動アームＲ３を光量調整装置ＫのＮＤフィルタ揺動部材Gに連結した状態で、ＮＤフィルタ揺動部材Gを揺動範囲に規制する部材となる。

更に、上述した一実施例においては、磁性体Ｈは一つ設けているが、磁気バランスを取るために、マグネットロータＲの回転軸Ｒ１を中心に反対側にもう一つ配設しても良い。

この発明に係わる光量調整装置の一実施例を示す構成図である。 この発明に係わる電磁駆動装置の分解斜視図である。 その電磁駆動装置の磁気バランスを説明する説明図である。 従来の電磁駆動装置を説明する説明図である。 その従来の電磁駆動装置の磁気バランスを説明する説明図である。 同様に従来の電磁駆動装置の磁気バランスを説明する説明図である。 従来の光量調整装置を説明する説明図である。

符号の説明

Ｋ 絞り装置
Ｋ２ 露出開口
Ｋ1地板
Ｋ３ 絞り羽根
Ｇ ＮＤフィルタ揺動部材
ＮＤ１ ＮＤフィルタ
ＮＤ２ ＮＤフィルタ
Ｍ 電磁駆動装置
Ｒ1 回転軸
Ｒ２マグネット
Ｒ３駆動アーム
Ｒ マグネットロータ
Ｆ コイル枠
Ｃ 電磁コイル
Ｙ 磁性ヨーク
Ｈ 磁性体

Claims (5)

1. 回転軸と、この回転軸を回転中心として所定範囲内で往復回動可能な円柱形状で径方向にＮＳ２極で２分割の極性を備えたマグネットと、そのマグネットのＮＳ２極に対し略直交する方向に延出し第１位置と第２位置の間で作動可能な駆動アームとから成るマグネットロータ（Ｒ）と、
   このマグネットロータを内包し回動可能に支持し、外周部に凹溝を形成するコイル枠（Ｆ）と、
   このコイル枠の凹溝に巻回された電磁コイル（Ｃ）と、
   この電磁コイルを巻回した前記コイル枠を嵌合する内径を有する円筒で、その側面一部をカットした断面Ｃ形状を成す磁性ヨーク（Ｙ）と、
   前記駆動アームが前記第１位置と前記第２位置の間の第３位置で、前記電磁コイルへの通電を断った状態で、前記マグネットロータを磁気的に位置保持する磁性体（Ｈ）と、
   を備えた電磁駆動装置。
2. 前記マグネットロータと前記電磁コイルと前記磁性ヨークと前記磁性体の配置関係が、前記駆動アームが前記第３位置に位置する状態で、前記マグネットのＮＳ２極の磁極方向と前記駆動コイルの巻回方向がほぼ平行で、しかも前記磁性ヨークのカット面中央部位と前記駆動コイルの巻幅中央部位とがほぼ一致する位置に配設され、また、前記磁性体を前記マグネットと前記磁性ヨークとの間で、しかも前記マグネットのＮＳ２極の磁極の少なくとも一方の極点に対峙する位置にそれぞれ配設して成ることを特徴とする請求項1に記載の電磁駆動装置。
3. 前記駆動アームは、前記磁性ヨークのカット面中央部位と前記マグネットのＮＳ２極の位置関係で前記第１、2、３の三つの位置に磁気的に保持され、
   前記磁性体は、前記駆動アームの第３の位置に保持する保持力を増強して成る請求項１に記載の電磁駆動装置。
4. 前記第１、第２の位置では、共に前記磁性ヨークのカット面中央部位と前記マグネットのＮＳ２極の位置関係で磁気的に作用する保持力と前記磁性体との間に作用する磁気吸引力との差分で保持されて成る請求項3に記載の電磁駆動装置。
5. 露出開口を有する地板と、
   この地板に支持され前記露出開口に対し進退可能な光量調整手段と、
   この光量調整手段に連結し進退駆動する請求項１に記載の電磁駆動装置と、
   この電磁駆動装置の電磁コイルに給電し駆動制御する制御手段とを備えた光量調整装置であって、
   前記制御手段で電磁コイルに給電し前記電磁駆動装置の駆動アームを前記第１、2、３の三つの位置の中で適宜選択する位置に作動し、その作動位置で前記電磁コイルへの給電を絶ち無通電状態で前記駆動アームを磁気保持して成る光量調整装置。